張家港市五節(jié)橋港交通橋加筋土擋墻病害分析及加固研究

王堅(jiān)強(qiáng)

(江蘇淮陰水利建設(shè)有限公司，江蘇 淮安 223002)

張家港市五節(jié)橋港交通橋加筋土擋墻病害分析及加固研究

王堅(jiān)強(qiáng)

(江蘇淮陰水利建設(shè)有限公司，江蘇 淮安 223002)

結(jié)合現(xiàn)場勘察，對病害原因進(jìn)行了分析，提出了擋墻支護(hù)和預(yù)應(yīng)力錨桿加固兩種加固處理方式，從技術(shù)特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)性角度優(yōu)選預(yù)應(yīng)力錨桿加固方式，對同類工程具有指導(dǎo)意義。

張家港市五節(jié)橋港；加筋土擋墻；病害分析；前傾；擋墻支護(hù)；預(yù)應(yīng)力錨桿

1 概 況

五節(jié)橋港位于張家港市的張家港與十字港之間，屬張家港北部水利片1片出江河道，控制區(qū)域北至長江，南至天生港，西至張家港，東至十字港。交通橋總寬7.5 m，為預(yù)制空心板。橋梁下部結(jié)構(gòu)橋墩采用雙柱式墩身，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，樁徑1.2 m。橋臺采用雙柱式臺身，臺后設(shè)加筋土擋墻。由于年久失修，加筋土擋墻邊角區(qū)域存在較大的前傾水平位移且前傾有加大的趨勢，擋墻的前墻表面已經(jīng)基本接近橋臺立柱，如果進(jìn)一步前傾，將會對立柱的受力造成不利影響，同時(shí)對于擋墻自身的穩(wěn)定和上部新建擋墻的受力安全也將形成威脅。

2 工程現(xiàn)狀

南側(cè)前墻從根部向上均發(fā)生了前傾水平位移，位移最大部位位于該區(qū)域前墻的端部以下約3塊面板高度位置處，量值約15 cm。后期加固采用的槽鋼橫梁已與臺身立柱相抵、變形，前墻面板層也幾乎與立柱相碰，如圖1所示。在發(fā)生前傾現(xiàn)象的區(qū)域內(nèi)，前墻上數(shù)量較多的面板塊出現(xiàn)了豎向開裂現(xiàn)象，開裂位置位于十字形面板拼接、咬合部位，如圖2所示。

圖1 土擋墻側(cè)墻前傾病害圖Fig.1 Soil retaining wall side front leaning disease map

圖2 面板橫向拼接部位裂縫病害圖Fig.2 Panel horizontal splice site cracks disease map

3 前傾原因及影響分析

加筋土擋墻由墻面板、拉筋(筋帶)和填料三部分組成，其工作原理是：依靠填料與拉筋之間的摩擦力來平衡墻面所承受的水平土壓力(即加筋土擋墻內(nèi)部穩(wěn)定)，并以拉筋、填料的復(fù)合結(jié)構(gòu)抵抗拉筋尾部填料所產(chǎn)生的土壓力(即加筋土擋墻外部穩(wěn)定)，從而保證了土擋墻的穩(wěn)定[1]。

3.1 前傾性質(zhì)分析

從加筋土擋墻的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及加筋土擋墻前墻局部前傾的性狀進(jìn)行分析，加筋土擋墻面板靠近墩柱，造成前傾的原因可能有：A.由于土壓力的作用或受基礎(chǔ)沉降影響，加筋土體發(fā)生了前傾水平位移。B.新建的懸臂式擋墻的混凝土板基礎(chǔ)直接支撐在面板頂部，而面板層為柔性構(gòu)件，會發(fā)生側(cè)向失穩(wěn)、外鼓。對于上述兩種可能，可根據(jù)不同部位但相同構(gòu)造擋墻的技術(shù)狀況來分析。調(diào)查結(jié)果表明，前傾僅發(fā)生在局部，并且橋梁竣工以來，直至2016年進(jìn)行維修加固施工，兩側(cè)橋臺擋墻的其他部位均未發(fā)生明顯的前墻前傾或側(cè)墻外傾現(xiàn)象，2016年至今，其余部位的前墻仍未發(fā)生該類現(xiàn)象，可以排除第二種可能。而第一種水平位移的情況對加筋土擋墻以及上部后建擋墻的受力安全更為不利。

3.2 前傾原因分析

第一，受力拉筋數(shù)量和加筋土體量的減小。由于新建擋墻內(nèi)采用了EPS輕質(zhì)填料，土壓力和車輛活載的傳力與原設(shè)計(jì)的全加筋土擋墻相比發(fā)生了改變。新建擋墻及填料的自重雖然較原加筋土擋墻的自重減輕很多，但同時(shí)由于豎向土壓力減小，拉筋與填料之間摩阻力也會遭到削弱，而且受力拉筋數(shù)量的減小以及加筋土體量的減小降低了保留的這部分加筋土擋墻抗滑、抗傾覆能力，加大了加筋土擋墻發(fā)生側(cè)向位移的可能[2]。第二，填土施工質(zhì)量與地基沉降。外傾嚴(yán)重的部位僅位于擋墻的南側(cè)，而另一側(cè)并未發(fā)生，從面板預(yù)制塊的開裂情況來看，在擋墻的中間位置發(fā)現(xiàn)了數(shù)量較多的豎向開裂，經(jīng)分析應(yīng)是由于板塊之間相互咬合但豎向沉降又不均勻引起，而在外傾最大的邊角位置，面層板塊的開裂現(xiàn)象卻很輕微，可能在整個(gè)外傾的邊角區(qū)域存在填土不密實(shí)、整體沉降的現(xiàn)象，這與當(dāng)時(shí)施工的填土壓實(shí)度有著密切的關(guān)系。施工過程中靠近墻面板附近的填料更容易出現(xiàn)壓實(shí)度不足的問題，出現(xiàn)這種情況會削弱拉筋的抗拔力。從兩側(cè)橋臺后擋墻的總體調(diào)查情況來看，填土壓實(shí)度不足以及后期的填土沉降可能是造成目前擋墻局部前傾的主要原因。第三，雨水浸入、拉筋腐蝕及加筋土受力性能下降。根據(jù)對加筋土結(jié)構(gòu)研究情況的分析，建橋時(shí)國內(nèi)對于該種結(jié)構(gòu)的應(yīng)用和研究雖較為成熟，但對于水的不利影響、加筋土組合結(jié)構(gòu)的長期變形、受力性能以及拉筋(筋帶)材料的長期防腐還有考慮不周之處，水的影響以及加筋土組合結(jié)構(gòu)的受力性能至今仍在不斷地探索與研究之中。從目前對該橋擋墻前傾調(diào)查情況來看，前傾位移的量值明顯偏大，對擋墻局部的受力和耐久性都形成了非常不利的影響，前傾后與臺身立柱相碰，進(jìn)而逐漸對立柱形成縱向推力，對立柱的受力也形成不利影響。根據(jù)以往的工程檢測經(jīng)驗(yàn)，加筋土擋墻的病害大部分是加筋土擋墻的墻面發(fā)生局部變形或整體變形，嚴(yán)重時(shí)會引起局部或整體傾覆、垮塌，因此，該橋擋墻所存在的局部側(cè)傾、側(cè)鼓現(xiàn)象不容忽視，須及時(shí)進(jìn)行處理。

4 處治建議

加筋土擋墻是一種對地基承載力要求低、經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)的支護(hù)結(jié)構(gòu)，從20世紀(jì)60年代開始使用，至今已發(fā)展和應(yīng)用得較為成熟。但其間也發(fā)生了很多垮塌事件，絕大部分在暴雨條件下發(fā)生。因此，該種結(jié)構(gòu)出現(xiàn)外傾現(xiàn)象后，加筋土體的受力性能已經(jīng)降低，雖然該橋發(fā)生前傾的擋墻位于橋下，不至于在大暴雨條件下突然塌落，但由于水和其他腐蝕物質(zhì)的浸入、橋面車輛荷載的反復(fù)作用，加筋土體的材料性能、受力性能會緩慢降低，最終可能導(dǎo)致局部塌落，影響上部結(jié)構(gòu)的受力安全。經(jīng)分析，可采用擋墻支護(hù)和預(yù)應(yīng)力錨桿加固兩種方式，擋墻進(jìn)行支護(hù)是一種被動支護(hù)方式，而預(yù)應(yīng)力錨桿是對前傾的前墻進(jìn)行主動加固，兩種加固方式各有優(yōu)缺點(diǎn)：A.擋墻支護(hù)。采用擋墻支護(hù)可參照側(cè)面支護(hù)擋墻的構(gòu)造，限制擋墻的水平位移。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙上新建擋墻的構(gòu)造，擋墻體量較大且可能由于地質(zhì)條件不好，擋墻板基以下需打樁。因此，采用擋墻支護(hù)時(shí)對原橋臺有較大的擾動，并且由于臺身立柱的干擾，支護(hù)范圍僅能有效地局限于兩根立柱中間。通過有效地支護(hù)，前傾的擋墻可以維持現(xiàn)狀。B.預(yù)應(yīng)力錨桿加固。采用預(yù)應(yīng)力錨桿進(jìn)行擋墻加固國內(nèi)已有多處先例，加固效果也得到了肯定，預(yù)應(yīng)力錨桿結(jié)合橫梁或格構(gòu)進(jìn)行主動加固，工程量和對原結(jié)構(gòu)的擾動遠(yuǎn)小于擋墻支護(hù)方式，工期也相對較短，但其對設(shè)計(jì)和施工的要求較高：a.原加筋土擋墻組合材料的性能、填土密實(shí)度不詳，給預(yù)應(yīng)力筋數(shù)量和張拉力的準(zhǔn)確計(jì)算帶來困難，可能要進(jìn)行一定的檢測試驗(yàn)。b.為確保主動加固的整體效果和有效性，后澆混凝土橫梁或采用型鋼橫梁與原擋墻面板、土體的黏結(jié)性能要求較高。c.施工技術(shù)水平要求較高。

5 結(jié)語

從技術(shù)特點(diǎn)的角度來看，采用預(yù)應(yīng)力錨桿加固能夠主動改善擋墻整體和局部的抗傾覆能力，也可起到改善加筋土填料受力性能的作用，對于存在局部外傾的擋墻，其可局部加密布置，靈活性較好。從經(jīng)濟(jì)性的角度來看，該方法回避了基礎(chǔ)處理、打樁等問題，具有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性且工期短、交通影響小。因此，推薦采用預(yù)應(yīng)力錨桿對原加筋土擋墻進(jìn)行加固[3]。

[1] 何光春.加筋土工程設(shè)計(jì)與施工[M].北京:人民交通出版社，2000.

[2] 常方強(qiáng)，涂帆.加筋土擋墻的可靠性分析[J].工業(yè)建筑，2005，35(01):53-55.

[3] 孟莉敏，鄢貴權(quán).路堤加筋土擋墻變形分析與研究[J].土工基礎(chǔ)，2007，(03):121-122.

StudyonthereinforcedearthretainingwallfaultsandreinforcementoftrafficbridgeatWujieqiaoportofZhangjiagang

WANG Jian-qiang

(Jiangsu Huaiyin Water Conservancy Construction Co., Ltd., Huaian 223002, China)

Combining with the site investigation, the causes of the disease were analyzed and two kinds of reinforcement methods were proposed, including retaining wall support and prestressed anchor reinforcement. Prestressed anchor reinforcement method was selected from technical and economical aspects, which has a guiding significance to the same kind of engineering.

Wujieqiao Port of Zhangjiagang; Reinforced earth retaining wall; Disease analysis; Forward leaning; Retaining wall support; Prestressed anchor

U417.1

B

1674-8646(2017)20-0106-02

2017-08-26

王堅(jiān)強(qiáng)(1979-)，男，學(xué)士，工程師。